先进DSP技术在助听器中的应用

很少有应用比现代助听器面临更多的技术限制。在这里，在较小的设计内提高性能水平和降低功耗的需求大于消费电子。

这种压力被助听器行业目前每年增长4-6%(据一些知名的市场研究公司)的事实放大，由中国和印度人口老龄化和新的市场发展所推动。因此，有必要以改进的功能满足更大范围的患者。

通过集成更精密的数字信号处理(DSP)的半导体方案，将使制造商能够满足助听器用户的这些需求。下文详细介绍影响DSP技术的各种设计考量及在当今助听器内的应用。

简单来说，助听器的工作原理如下。声波由麦克风接收，并转换成一个模拟电信号。一个模拟-数字转换器拾取这个模拟信号，并把它转换成一个数字信号。然后，用DSP算法处理和调节它。然后该数字信号被重新转换为模拟形式，传递到接收器，并转换成由助听器用户听到的声波。为了尽量减少这些设备的视觉影响，提高佩戴者的舒适性，更分立的新模型被引入。常用的耳背式(BTE)设备现在开始被位于耳道内更深的助听器替换，如深耳道(CIC)和耳道内不可见(IIC)设备，或微型耳罩式设备(又称微型耳背式或OTE)。助听器这种“听到但看不到” 的趋势需要大量系统小型化到为设备供电的集成电路。

定制需求

原始设备制造商(OEM)正探索可实现助听器自身独特的数据信号处理算法的IC方案。这将支持更高能效的“平台”策略到位，不同的助听器模型从同核DSP创建。例如，轻度听力受损可由一组特定的算法来解决，而高功率器件，解决严重的听力受损，可以使用相同的平台，但区别于额外的增益或功能和性能。

与可携式电子设备无线互通互联

已经有相当大的兴趣使用无线技术，实现助听器和电子设备如智能手机之间的音频信号传输。通过2.4 GHz频带(基于蓝牙和ZigBee无线标准)，无线互通互联可以使助听器的用户直接从电子设备体验音频。例如，用户可从手持设备串流音乐，或使用他们的助听器作为一个耳机进行通话。无线互通互联也可增强用户和设备之间的互动。使用智能手机，助听器用户可以很容易地调整和自定义参数和设置(如音量控制)，而不需要繁琐的继电器配件。由于无线技术没有明确的标准，工程师必须能够快速适应新兴标准，如蓝牙低功耗。

DSP架构选择

有许多不同类型的DSP架构可用于现代半导体。由于该架构对助听器设计的整体能效将有相当大的影响，OEM工程团队应确保他们认真考虑可用的选择，最后做出决定选择一个。

1. 封闭式架构

采用一个封闭的、固定功能结构的DSP直接硬连线入架构中，优化系统功耗和尺寸。但这以牺牲系统灵活性为代价。虽然一些小的参数仍然可调，但如果没有大的重设工作，IC的基本功能不能被改变 - 这是昂贵和耗时的。

2. 开放式可编程架构

开放式可编程架构为OEM提供改进的设计灵活性，因为DSP算法可相对易于修改。然而，这种灵活性被容纳在一个更大的系统，这不能满足现代助听器严格的功率和尺寸要求。

3. 半可编程及特定应用、开放式可编程架构

能将封闭式和开放式可编程的有利属性结合在一起的替代架构现在正在出现。半可编程架构基本的DSP功能是硬接入逻辑模块和额外的可编程DSP元素，额外的能力可以在软件中实现。虽然这提供了一些灵活性，但半可编程架构仍然比封闭式架构有大得多的功率预算。特定应用、开放式可编程架构提出了另一种方法。在这里，DSP结构是结合对应用需求的深入了解而设计和优化，以处理特定应用的特定信号处理要求。它有开放可编程架构的软件可编程能力和相对接近封闭式架构的电源能效，设计布局很好实施和利用适合的半导体几何结构。这样的架构推进OEM厂商现在所需的平台方案。

安森美半导体的Ezairo 7100是紧凑的、极精密的系统级芯片(SoC)方案，针对下一代助听器的部署。它结合一个模拟前端，一个ARM Cortex-M3处理器，和一个24位四核DSP(基于特定应用、开放式可编程架构)到单个半导体芯片。封闭式和开放式可编程混合架构的实施意味着在最大时钟速度10. 24MHz运行时IC消耗小于0.7 mA。这能降低系统功耗，同时仍然给工程师必要的设计灵活性(算法可调)，以创建功能丰富的助听器设计，从竞争中脱颖而出。

总之，助听器行业的技术在不断变化– 利用迅速发展的创新和针对新兴市场。强劲的竞争和更快上市的市场需求，导致产品生命周期缩短，和需要更大的差异化。使用安森美半导体的可编程或特定应用架构的DSP技术，工程师将创建更小的、功能丰富的助听器，提高用户的舒适度和满意度。